入れ子成形方法、金型

【課題】金型に固定される入れ子の端部の変形を、より簡易的な方法で防止する。
【解決手段】成形品１１に穴を形成するために、金型３１の意匠成形面３２に固定され、且つ成形品１１の穴１３のエッジをＲ面取り形状とするために、意匠成形面３２側の端部に、意匠成形面３２に向かって末広がりとなる逆Ｒ形状の鍔部３４が形成される入れ子３３を成形する場合、鍔部３４が削り出される前の入れ子母材６１を金型３１とは異なる治具６２に固定し、先端形状がＲ面取り形状に対応する刃具を備えた切削加工機にて、入れ子母材６１の側面を、刃具の先端が治具６２に食い込む位置まで切削し、入れ子母材６１から鍔部３４を削り出すことにより、入れ子３３を成形する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に固定される入れ子の成形方法、及びそれによって成形された入れ子を有する金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鏡面光沢のある意匠面を有する成形品を作成する目的などのため、金型の意匠成形面に、鏡面磨きを要求される場合がある。そして、成形品の意匠面に穴を設けるときには、金型の意匠成形面に、成形品に穴を形成するための凸部が設けられる。意匠成形面に凸部がある状態では、鏡面磨きを行いにくいので、凸部を別体の入れ子で構成することが考えられる。つまり、先ず凸部のない平面な意匠成形面に鏡面磨きを行い、それから意匠成形面に入れ子を固定することで凸部を形成する。
【０００３】
また、成形品における上記穴のエッジに、Ｒ面取りの要求がある場合、入れ子の意匠成形面側の端部に、意匠成形面に向かって末広がりとなる逆Ｒ形状（裾野状又はラッパ状）の鍔部を形成することになるが、その鍔部が先端に向かうほど薄肉となるため、剛性が低下し、変形しやすくなってしまう。
特許文献１に記載された従来技術では、入れ子の端部やエッジ部の破損発生を防止するために、入れ子をジルコニアセラミックで構成すると共に、この表面に活性金属膜と金属層を成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３００９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、入れ子をジルコニアセラミックで構成し、その表面に活性金属膜と金属層を成形する場合、工数やコストが増大してしまう。また、薄肉となる鍔部の先端に、活性金属膜と金属層を成形するとこと自体が容易ではない。
本発明の課題は、金型に固定される入れ子の端部の変形を、より簡易的な方法で防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、
成形品に穴を形成するために、金型の意匠成形面に固定され、且つ前記成形品の穴のエッジをＲ面取り形状とするために、前記意匠成形面側の端部に、前記意匠成形面に向かって末広がりとなる逆Ｒ形状の鍔部が形成される入れ子を成形する場合、
前記鍔部が削り出される前の入れ子母材を前記金型とは異なる治具に固定し、
先端形状が前記Ｒ面取り形状に対応する刃具を備えた切削加工機にて、前記入れ子母材の側面を、前記刃具の先端が前記治具に食い込む位置まで切削し、前記入れ子母材から前記鍔部を削り出すことにより、前記入れ子を成形することを特徴とする。
【０００７】
刃具の先端が治具に接する位置で切削を止めると、鍔部の先端で逆Ｒ形状と意匠成形面とがなす接線角は０度となる。しかしながら、刃具の先端が治具に食い込む位置まで切削し、入れ子母材から鍔部を削り出すと、鍔部の先端で逆Ｒ形状と意匠成形面とがなす接線角が０度よりも大きくなる。したがって、刃具の先端が治具に接する位置で切削を行う場合と比べて、刃具の先端が治具に食い込む位置で切削を行うと、鍔部の先端側の肉厚が増加するので、剛性が高まり、変形しにくくなる。すなわち、金型に固定される入れ子の端部の変形を、より簡易的に防止することができる。
また、意匠成形面に入れ子を固定して成形品に穴を形成する構造なので、入れ子を固定する前のフラットな意匠成形面に対して、鏡面磨きなどの仕上げ加工を行いやすくなる。したがって、意匠成形面の歪みを防ぎ、平面度を向上させることができる。また、意匠成形面の磨き工数を削減することもできる。
【０００８】
本発明の他の形態は、
前記鍔部の先端位置で前記逆Ｒ形状と前記意匠成形面とがなす接線角が２８度〜２９度となるように、前記刃具の先端が前記治具に食い込む位置まで切削することを特徴とする。
このように、接線角を２８度〜２９度の範囲に設定することで、穴のエッジに必要とされるＲ面取り形状を維持できる範囲で、鍔部の先端側の肉厚を増加させ、剛性を高めることができる。
【０００９】
本発明の他の形態は、
金型の意匠成形面に、上記の方法によって成形された入れ子が固定されることを特徴とする。
このように、上記の方法によって成形された入れ子を用いることで、入れ子を固定する前の意匠成形面を、全面に亘って要求精度まで均一に磨くことが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】成形品の概観図である。
【図２】入れ子を用いない金型構造の断面図である。
【図３】入れ子を用いた金型構造の断面図である。
【図４】入れ子の固定方法を示す金型構造の断面図である。
【図５】逆Ｒ形状となる鍔部の拡大図である。
【図６】刃具の先端が治具に接する位置で切削を行っている図である。
【図７】刃具の先端が治具に食い込む位置で切削を行っている図である。
【図８】刃具先端のＲ寸法の違いを示す図である。
【図９】入れ子を意匠成形面に嵌合させる金型構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第一実施形態》
（成形品）
先ず、射出成形によって得たい成形品について説明する。
図１は、成形品の概観図である。
略板状の成形品１１には、鏡面光沢のある意匠面１２が形成され、且つ複数の穴１３が形成される。
【００１２】
意匠面１２には、段差、面ウネリ、面粗さを可及的に抑制することが要求される。要求レベルは、段差が０５μｍ以下、面ウネリが０５μｍ以下、面粗さがＲａ００５μｍ以下とする。
成形品１１は、各種ボタンが配設されるパネルとして使用され、穴１３は、各種ボタンが配設される穴である。すなわち、成形品１１の特に穴１３の周りは、人が操作する部位となるので、穴１３のエッジをＲ面取り形状とする。
成形品１１の成形樹脂には、例えばＡＢＳ樹脂を使用する。
【００１３】
（金型構造）
次に、金型構造について説明する。
上記のような成形品１１を成形する金型構造として、先ず入れ子を用いない構造が考えられる。
図２は、入れ子を用いない金型構造の断面図である。
金型２１は、キャビティであって、底面に意匠成形面２２が形成され、意匠成形面２２には、成形品１１に穴を形成するための凸部２３が形成される。つまり、金型２１に凸部２３が一体形成されている。
なお、成形品１１には、前述したように複数の穴１３が配設されるため、意匠成形面２２には、実際は穴１３に対応する数だけ凸部２３が形成されるが、便宜上、ここでは一つの凸部２３だけを描いている。
【００１４】
凸部２３は、例えば金型母材に対して放電加工（ＥＤＭ：Electrical Discharge Machining）を行うことによって削り出される。凸部２３と意匠成形面２２との角は、穴１３のＲ面取り形状に対応した逆Ｒ形状（裾野状又はラッパ状）となるように形成される。
このように、意匠成形面２２に凸部２３がある状態では、意匠成形面２２に鏡面磨きを行いにくい。つまり、凸部２３を避けながら鏡面磨きを行うと、意匠成形面２２を全面に亘って要求精度まで均一に磨くことが難しくなる。
【００１５】
そこで、本実施形態では、入れ子を用いた構造を採用する。
図３は、入れ子を用いた金型構造の断面図である。
金型３１は、キャビティであって、底面には全体がフラットな意匠成形面３２が形成される。この意匠成形面３２には、フライス加工によって、予め鏡面磨きが行われる。この場合、前述したような凸部２３のないフラットな平面なので、要求精度まで均一に磨くことが容易となる。
【００１６】
そして、前述したような凸部２３に相当する入れ子３３を置き駒として意匠成形面３２に載置して固定することで、成形品１１を成形するための金型構造とする。すなわち、入れ子３３には、意匠成形面３２側の端部に、この意匠成形面３２に向かって末広がりとなる逆Ｒ形状（裾野状又はラッパ状）の鍔部３４が形成される。入れ子３３は、意匠成形面３２に対して所謂Ｒエンドで分割されており、そのＲ終点が薄肉の突端となるため、取り扱いに注意を要する。
【００１７】
（入れ子の固定方法）
次に、入れ子３３の固定方法について説明する。
図４は、入れ子の固定方法を示す金型構造の断面図である。
入れ子３３には、厚み方向に貫通する二つのガイド穴４１と一つのボルト穴４２とが形成される。また、金型３１には、入れ子３３に対応して、二つのガイド穴４３と一つのボルト穴４４とが形成される。入れ子３３のガイド穴４１及び金型３１のガイド穴４３にノックピン４５を挿通することで、金型３１に対して入れ子３３が位置決めされる。ガイド穴４１及びガイド穴４３に対するノックピン４５の嵌め合いは隙間ばめとする。また、金型３１のボルト穴４４に挿通したボルト４６を入れ子３３のボルト穴４２に締結することで、金型３１に対して入れ子３３が固定される。入れ子３３は、厚みが薄いため、金型３１の外側からボルト４６で固定する。
【００１８】
（鍔部の形状）
次に、鍔部３４の形状について説明する。
図５は、逆Ｒ形状となる鍔部の拡大図である。
前述したように、入れ子３３は、意匠成形面３２に対して所謂Ｒエンドで分割されており、そのＲ終点が薄肉の突端となる。鍔部３４は、その先端位置で逆Ｒ形状と意匠成形面３２とがなす接線角αが２８度〜２９度となるように形成される。
【００１９】
（金型の加工方法）
次に、金型３１の加工方法について説明する。
金型３１の厚みは、なるべく薄くすることが望ましい。これは取り扱いの容易性と、磨き易さと、加工のし易さを考慮してのことである。
意匠成形面３２は、鏡面研削を基本とする。
意匠成形面３２における外周部の逆Ｒ形状はＭＣ加工とし、一本のフライスで加工を行い、刃具の交換に伴う段差の発生を抑制する。面粗さは可及的に細かくする。
鏡面磨き代（例えば５μｍ）を考慮して、加工深さを決める。
【００２０】
（入れ子の成形方法）
次に、入れ子３３の成形方法について説明する。
鍔部３４を削り出す前の入れ子母材６１と、この入れ子母材６１を固定して加工するための治具６２と、を用意する。入れ子母材６１には、厚み方向に貫通する前述した二つのガイド穴４１及び一つのボルト穴４２を加工しておき、意匠成形面３２と接する面には、鏡面研削を行っておく。治具６２には、入れ子母材６１に対応して、二つのガイド穴６３及び一つのボルト穴６４を加工しておき、入れ子母材６１と接する面には、鏡面研削を行っておく。
【００２１】
そして、入れ子母材６１のガイド穴４１及び治具６２のガイド穴６３にノックピン４５を挿通することで、治具６２に対して入れ子母材６１が位置決めされる。また、治具６２のボルト穴６４に挿通したボルト４６を入れ子母材６１のボルト穴４２に締結することで、治具６２に対して入れ子母材６１が固定される。入れ子３３は、厚みが薄いため、治具６２の外側からボルト４６で固定する。なお、入れ子母材６１と治具６２との接触面を予め洗浄し、ごみ等を除去しておく。
【００２２】
そして、ＭＣ加工によって鍔部３４を削り出すために、入れ子母材６１を粗削りし、不要なブランク部分を除去してゆく。
それから、仕上げ加工によって鍔部３４を成形する。使用する刃具は、先端が球状のボールエンドミルや、フラットエンドミルの下部コーナがＲ形状になっているラジアスエンドミルを用いる。何れにしても刃具の先端形状は、鍔部３４の逆Ｒ形状に対応している。
【００２３】
ここで、詳細な切削方法について説明する。
通常は、刃具の先端が治具６２に接する位置で切削を行う。
図６は、刃具の先端が治具に接する位置で切削を行っている図である。
しかしながら、刃具の先端が治具６２に接する位置で切削を止めると、鍔部３４の先端で逆Ｒ形状と治具６２の表面とがなす接線角は０度となる。すなわち、鍔部３４が先端に向かうほど薄肉となるため、剛性が低下し、変形しやすくなってしまう。
【００２４】
そこで、刃具の先端が治具６２に食い組む位置まで切削を行う。
図７は、刃具の先端が治具に食い込む位置で切削を行っている図である。
治具６２への食い込み深さは、例えば００２〜００３ｍｍ程度である。このように、刃具の先端が治具６２に食い込む位置まで切削し、入れ子母材６１から鍔部３４を削り出すと、鍔部３４の先端で逆Ｒ形状と治具６２の表面とがなす接線角が０度よりも大きくなる。したがって、刃具の先端が治具６２に接する位置で切削を行う場合と比べて、刃具の先端が治具に食い込む位置で切削を行うと、鍔部３４の先端側の肉厚が増加するので、剛性が高まり、変形しにくくなる。すなわち、金型３１に固定される入れ子３３の鍔部３４の変形を、より簡易的に防止することができる。
なお、刃具の先端が治具６２に接する位置で切削を行う場合と、刃具の先端が治具６２に食い込む位置で切削を行う場合とで、鍔部３４の先端位置が変化してしまう。そこで、刃具先端のＲ寸法を大きくできるか検討する。
【００２５】
図８は、刃具先端のＲ寸法の違いを示す図である。
例えば、Ｒ０２０１からＲ０２５へと拡径すると、鍔部３４の先端位置の変化を抑制することができる。
このように、刃具の先端が治具６２に食い込む位置まで切削を行うと、鍔部３４の先端位置が変化してしまうことにはなる。しかしながら、入れ子３３の鍔部３４の変形を防止でき、入れ子３３を取り扱いやすくなるというメリットは、鍔部３４の先端位置よりも、優先されるべき事項である。
こうして、鍔部３４を削り出したものが入れ子３３として成形される。
入れ子３３の側面にも、鏡面磨きを行う。
【００２６】
そして、ボルト４６を抜き、より長い操作ネジに交換し、この操作ネジで入れ子３３を持ち上げて、取り扱うようにする。このとき、ノックピン４５は入れ子３３に付いてくるような形状とすることが望ましい。また、鍔部３４には、手を触れないように注意する。
そして、洗浄はスプレー洗浄剤で行い、操作ネジで保持しながら行う。
保管する際には、ＰＬ面を下向きにしておく。
そして、入れ子３３を金型３１に固定する。
なお、入れ子３３の鍔部３４が薄肉になることを回避するために、入れ子３３を意匠成形面３２に載置する構造ではなく、入れ子３３を意匠成形面３２に嵌合させる構造も考えられる。
【００２７】
図９は、入れ子を意匠成形面に嵌合させる金型構造の断面図である。
このように、入れ子３３を意匠成形面３２に嵌合させる構造であれば、入れ子３３の鍔部３４が薄肉になることを回避できる。しかしながら、この金型構造を採用すると、意匠成形面３２からバリが突起する可能性がある。前述したように、成形品１１の特に穴１３の周りは、人が操作する部位となるので、意匠成形面３２からバリが突起し得る設計は回避したい。そのため、本実施形態では、金型３１と入れ子３３との分割面を、意匠成形面３２と同一にしている。
【符号の説明】
【００２８】
１１…成形品、１２…意匠面、１３…穴、２１…金型、２２…意匠成形面、２３…凸部、３１…金型、３２…意匠成形面、３３…入れ子、３４…鍔部、４１…ガイド穴、４２…ボルト穴、４３…ガイド穴、４４…ボルト穴、４５…ノックピン、４６…ボルト、６１…入れ子母材、６２…治具、６３…ガイド穴、６４…ボルト穴

【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品に穴を形成するために、金型の意匠成形面に固定され、且つ前記成形品における穴のエッジをＲ面取り形状とするために、前記意匠成形面側の端部に、前記意匠成形面に向かって末広がりとなる逆Ｒ形状の鍔部が形成される入れ子を成形する場合、
前記鍔部が削り出される前の入れ子母材を前記金型とは異なる治具に固定し、
先端形状が前記Ｒ面取り形状に対応する刃具を備えた切削加工機にて、前記入れ子母材の側面を、前記刃具の先端が前記治具に食い込む位置まで切削し、前記入れ子母材から前記鍔部を削り出すことにより、前記入れ子を成形することを特徴とする入れ子成形方法。
【請求項２】
前記鍔部の先端位置で前記逆Ｒ形状と前記意匠成形面とがなす接線角が２８度〜２９度となるように、前記刃具の先端が前記治具に食い込む位置まで切削することを特徴とする請求項１に記載の入れ子成形方法。
【請求項３】
意匠成形面に、請求項１又は２に記載の入れ子成形方法によって成形された入れ子が固定されることを特徴とする金型。

【図１】